Протокол пользовательской датаграммы (udp)

Содержание:

Протоколы TCP против SCTP

И TCP (протокол управления передачей), и SCTP (протокол управления передачей данных) находятся на транспортном уровне и обеспечивают транспортные функции в основном в интернет-приложениях. TCP обеспечивает надежную передачу данных со строгим порядком доставки пакетов, но для некоторых приложений требуется надежная передача, но не 100% последовательность доставки пакетов. В этих случаях TCP может вызвать ненужную задержку во втором варианте, когда важна надежность, но не 100% последовательная доставка.

При транспортировке пакетов существует два основных ограничения: одно — надежность, другое — время ожидания. Надежность гарантируется доставкой пакета, а задержка — своевременной доставкой пакета. Оба не могут быть достигнуты пика одновременно, но могут быть оптимизированы.

SCTP разработан в основном для передачи сигналов PSTN по IP-сетям. (СИГТРАН). Но в наши дни другие приложения также считают, что SCTP хорошо соответствует их требованиям.

TCP:

Определено в RFC 793

TCP — это сквозной надежный протокол, ориентированный на соединение, обеспечивающий гарантированную передачу данных. TCP гарантирует надежность от самого установления соединения. Некоторые из основных функций TCP — это трехстороннее подтверждение (SYN, SYN-ACK, ACK), обнаружение ошибок, медленный запуск, управление потоком, управление перегрузкой.

TCP — надежный транспортный механизм, поэтому он будет использоваться там, где доставка пакетов необходима даже в условиях перегрузки. Типичный пример для приложений TCP и номеров портов: данные FTP (20), управление FTP (21), SSH (222), Telnet (23), почта (25), DNS (53), HTTP (80), POP3 (110). , SNMP (161) и HTTPS (443). Это хорошо известные приложения TCP.

SCTP:

Определено в RFC4960

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) — это транспортный протокол IP, например TCP и UDP. SCTP — это протокол одноадресной рассылки, который поддерживает сквозную доставку данных ровно через две конечные точки. Но конечные точки могут иметь более одного IP-адреса.

SCTP — это полнодуплексный протокол передачи с такими функциями, как повторная передача, управление потоком и поддержание последовательности.

Помимо TCP, SCTP имеет больше функций, некоторые из которых перечислены ниже.

Функция многопотоковой передачи SCTP

SCTP позволяет разделять данные на несколько потоков, и каждый поток имеет свою собственную последовательность доставки. Рассмотрим случай телефонной сигнализации: необходимо поддерживать последовательность пакетов, которая влияет на один и тот же сеанс или ресурс. (Пример: тот же вызов или та же внешняя линия). Таким образом, отслеживания последовательности на основе потоков достаточно, и это приведет к более высокой производительности, чем одна полная потоковая передача.

SCTP множественная адресация

Эта функция позволяет одной конечной точке SCTP иметь несколько IP-адресов. Основная причина этого — поддерживать доступность конечной точки через несколько избыточных маршрутов маршрутизации.

Выбор пути

Счетчик поддерживается для отслеживания неуспешных подтверждений передачи конкретному адресату. Определен порог, и если он превышает адрес назначения, он объявляется неактивным, и SCTP начинает отправлять на альтернативный адрес.

Резюме:

(1) TCP и SCTP поддерживают надежные транспортные службы. (2) TCP поддерживает единый поток доставки данных, тогда как SCTP поддерживает множественные потоки доставки данных. (3) TCP поддерживает одну конечную точку TCP, чтобы иметь один IP-адрес, тогда как, поскольку SCTP поддерживает, одна конечная точка SCTP может иметь несколько IP-адресов в основном для целей избыточности. (4) Скорее TCP, SCTP более безопасен. (5) Процессы инициации и завершения SCTP отличаются от TCP.

Полезные приложения для отображения статуса вашего порта

В то время как командная строка является хорошим быстрым и грязным инструментом, есть более усовершенствованные сторонние приложения, которые могут помочь вам получить представление о конфигурации вашего порта. Два выделенных здесь являются просто популярными примерами.

SolarWinds требует, чтобы вы указали свое имя и данные, чтобы загрузить его, но вам решать, вносите ли вы свою реальную информацию в форму или нет. Мы опробовали несколько бесплатных инструментов, прежде чем остановиться на SolarWinds, но это был единственный инструмент, который работал правильно в Windows 10 и имел простой интерфейс.

Он также был единственным, кто не вызвал ложный положительный вирусный флаг. Одна из больших проблем программного обеспечения для сканирования портов заключается в том, что компании по обеспечению безопасности склонны рассматривать их как вредоносные программы. Поэтому большинство пользователей игнорируют любые предупреждения о вирусах, которые приходят с такими инструментами. Это проблема, потому что вы не можете определить разницу между ложным срабатыванием и настоящим вирусом в этих приложениях.

SolarWinds может поставляться с некоторыми прикрепленными строками, но на самом деле он работает так, как рекламируется, и прост в использовании.

Как вы, вероятно, можете сказать, это скорее веб-сайт, чем приложение. Это хороший первый порт захода, чтобы посмотреть, могут ли внешние данные пройти через ваш локальный порт или нет. Он автоматически определяет ваш IP-адрес, и все, что вам нужно сделать, это указать, какой порт для тестирования.

Затем он сообщит вам, заблокирован ли порт или нет, и вам нужно будет выяснить, находится ли блокировка на компьютере, маршрутизаторе или на уровне поставщика услуг.

Как работают TCP и UDP

TCP-соединение устанавливается посредством трехстороннего рукопожатия, которое представляет собой процесс инициации и подтверждения соединения. Как только соединение установлено, передача данных может начаться. После передачи соединение прерывается закрытием всех установленных виртуальных каналов.

UDP использует простую модель передачи без неявных диалогов рукопожатия для обеспечения надежности, упорядочения или целостности данных. Таким образом, UDP предоставляет ненадежный сервис, и дейтаграммы могут приходить из строя, дублироваться или пропадать без уведомления. UDP предполагает, что проверка и исправление ошибок либо не нужны, либо выполняются в приложении, что позволяет избежать накладных расходов на такую ​​обработку на уровне сетевого интерфейса. В отличие от TCP, UDP совместим с пакетной рассылкой (отправка всем по локальной сети) и многоадресной рассылкой (отправка всем подписчикам).

Награды

Команда UDT трижды побеждала в престижном конкурсе Bandwidth Challenge во время ежегодной конференции ACM / IEEE Supercomputing , ведущей в мире конференции по высокопроизводительным вычислениям, сетевым технологиям, хранению данных и анализу.

На SC06 (Тампа, Флорида) команда передала набор астрономических данных со скоростью 8 Гбит / с с диска на диск из Чикаго, штат Иллинойс, в Тампу, штат Флорида, используя UDT. На SC08 (Остин, Техас) команда продемонстрировала использование UDT в сложной высокоскоростной передаче данных с участием различных распределенных приложений по системе из 120 узлов, в четырех центрах обработки данных в Балтиморе, Чикаго (2) и Сан-Диего. На SC09 (Портленд, штат Орегон) совместная команда из NCDM, Naval Research Lab и iCAIR продемонстрировала приложения для облачных вычислений с большими объемами данных на базе UDT.

Различные приложения TCP и UDP

Просмотр веб-страниц, электронная почта и передача файлов — это обычные приложения, использующие TCP. TCP используется для управления размером сегмента, скоростью обмена данными, управлением потоком и перегрузкой сети. TCP предпочтительнее там, где требуются средства исправления ошибок на уровне сетевого интерфейса. UDP в основном используется приложениями, чувствительными ко времени, а также серверами, которые отвечают на небольшие запросы от огромного количества клиентов. UDP совместим с широковещательной рассылкой пакетов — отправкой всем в сети и многоадресной рассылкой — отправкой всем подписчикам. UDP обычно используется в системе доменных имен, передаче голоса по IP, протоколе простой передачи файлов и онлайн-играх.

TCP против UDP для игровых серверов

Для массовых многопользовательских сетевых (MMO) игр разработчикам часто приходится делать архитектурный выбор между использованием постоянных соединений UDP или TCP. Преимущества TCP — постоянные соединения, надежность и возможность использовать пакеты произвольного размера. Самая большая проблема с TCP в этом сценарии — его алгоритм управления перегрузкой, который рассматривает потерю пакетов как признак ограничения полосы пропускания и автоматически регулирует отправку пакетов. В сетях 3G или Wi-Fi это может вызвать значительную задержку.

Опытный разработчик Кристоффер Лернё взвесил все за и против и рекомендует следующие критерии, чтобы выбрать, использовать ли в вашей игре TCP или UDP:

• Используйте HTTP через TCP для выполнения случайных инициируемых клиентом запросов без сохранения состояния, когда допустима случайная задержка.
• Используйте постоянные простые TCP-сокеты, если и клиент, и сервер независимо отправляют пакеты, но случайная задержка допустима (например, онлайн-покер, многие MMO).
• Используйте UDP, если и клиент, и сервер могут независимо отправлять пакеты и периодические задержки не подходят (например, большинство многопользовательских экшн-игр, некоторые MMO).

SOCK_STREAM vs SOCK_DGRAM¶

См.также

• UDP
• TCP

TCP гарантирует доставку пакетов, их очередность, автоматически разбивает
данные на пакеты и контролирует их передачу, в отличии от UDP.
Но при этом TCP работает медленнее за счет повторной передачи потерянных
пакетов и большему количеству выполняемых операций над пакетами. Поэтому
там где требуется гарантированная доставка (Веб-браузер, telnet, почтовый клиент) используется TCP, если же требуется передавать данные в реальном
времени (многопользовательские игры, видео, звук) используют UDP.

Сравнение с моделью OSI

Три верхних уровня в модели OSI, то есть уровень приложения, уровень представления и уровень сеанса, отдельно не различаются в модели TCP/IP, которая имеет только прикладной уровень над транспортным уровнем. Хотя некоторые чистые приложения протокола OSI, такие как X.400, также объединяют их, нет требования, чтобы стек протокола TCP/IP должен накладывать монолитную архитектуру над транспортным уровнем. Например, протокол NFS-приложений работает через протокол представления данных External Data Representation (XDR), который, в свою очередь, работает по протоколу Remote Procedure Call (RPC). RPC обеспечивает надежную передачу данных, поэтому он может безопасно использовать транспорт UDP с максимальным усилием.

Различные авторы интерпретировали модель TCP/IP по-разному и не согласны с тем, что уровень связи или вся модель TCP/IP охватывает проблемы первого уровня модели OSI (физический уровень) или предполагается, что аппаратный уровень ниже уровня канала.

Несколько авторов попытались включить слои 1 и 2 модели OSI в модель TCP/IP, поскольку они обычно упоминаются в современных стандартах (например, IEEE и ITU). Это часто приводит к модели с пятью слоями, где уровень связи или уровень доступа к сети разделяются на слои 1 и 2 модели OSI.

Например, считается, что уровни сеанса и представления пакета OSI включены в прикладной уровень пакета TCP/IP. Функциональность уровня сеанса можно найти в протоколах, таких как HTTP и SMTP, и более очевидна в таких протоколах, как Telnet и протокол инициации сеанса (SIP). Функциональность уровня сеанса также реализована с нумерацией портов протоколов TCP и UDP, которые охватывают транспортный уровень в наборе TCP/IP. Функции уровня представления реализуются в приложениях TCP/IP со стандартом MIME при обмене данными.

Конфликты очевидны также в оригинальной модели OSI, ISO 7498, когда не рассматриваются приложения к этой модели, например, ISO 7498/4 Management Framework или ISO 8648 Internal Organization of the Network layer (IONL). Когда рассматриваются документы IONL и Management Framework, ICMP и IGMP определяются как протоколы управления уровнем для сетевого уровня. Аналогичным образом IONL предоставляет структуру для «зависимых от подсетей объектов конвергенции», таких как ARP и RARP.

Протоколы IETF могут быть инкапсулированы рекурсивно, о чем свидетельствуют протоколы туннелирования, такие как Инкапсуляция общей маршрутизации (GRE). GRE использует тот же механизм, который OSI использует для туннелирования на сетевом уровне.
Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

К тому же, модель OSI не использует дополнительный уровень — «Internetworking» — между канальным и сетевым уровнями. Примером спорного протокола может быть ARP или STP.

Вот как традиционно протоколы TCP/IP вписываются в модель OSI:

Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня модели OSI (прикладной, представления и сеансовый) объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению.

TCP vs self-made UDP

• С перегрузками, когда пакетов очень много и некоторые из них дропаются из-за перегрузки каналов или оборудования.
• Высокоскоростные с большими round-trip (например когда сервер располагается относительно далеко).
• Странные — когда в сети вроде бы ничего не происходит, но пакеты все равно пропадают просто потому-что Wi-Fi точка доступа находится за стенкой.

• Профиль Видео, когда вы подключаетесь и стримите тот или иной контент. Скорость соединения увеличивается, как на верхнем графике. Требования к этому протоколу: низкие задержки и адаптация битрейта.
• Вариант просмотра Ленты: импульсная загрузка данных, фоновые запросы, промежутки простоя. Требования к этому протоколу: получаемые данные мультиплексируются и приоритизируются, приоритет пользовательского контента выше фоновых процессов, есть отмена загрузки.

Отличия HTTP 2.0

• бинарный, сжатие заголовков;
• мультиплексирование данных;
• приоритизация;
• возможна отмена загрузки;
• server push

Высокоприоритетный контент загружается раньше.Server pushReset stream

• Профилях сети: Wi-Fi, 3G, LTE.
• Профилях потребления: cтриминг (видео), мультиплексирование и приоритизация с отменой загрузки (HTTP/2) для получения контента ленты. 

Размер буфера

• пакеты 1 и 2 уже отправлены, для них получено подтверждение;
• пакеты 3, 4, 5, 6 отправлены, но результат доставки неизвестен (on-the-fly packets);
• остальные пакеты находятся в очереди.

Вывод:

Congestion control

• Flow control — это некий механизм защиты от перегрузки. Получатель говорит, на какое количество данных у него реально есть место в буфере, чтобы он был готов их принять. Если передать сверх flow control или recv window, то эти пакеты просто будут выкинуты. Задача flow control — это back pressure от нагрузки, то есть просто кто-то не успевает вычитывать данные.
• У congestion control совершенно другая задача. Механизмы схожие, но задача — спасти сеть от перегрузки.

• Если TCP window = 1, то данные передаются как на схеме слева: дожидаемся acknowledgement, отправляем следующий пакет и т.д. 
• Если TCP window = 4, то отправляем сразу пачку из четырех пакетов, дожидаемся acknowledgement и дальше работаем.

• На верхней схеме сеть, в которой все хорошо. Пакеты отправляются с заданной частотой, с такой же частотой возвращаются подтверждения. 
• Во второй строке начинается перегруз сети: пакеты идут чаще, acknowledgements приходят с задержкой. 
• Данные копятся в буферах на маршрутизаторах и других устройствах и в какой-то момент начинают пропускать пакеты, acknowledgements на эти пакеты не приходят (нижняя схема).

• Cubic — дефолтный Congestion Control с Linux 2.6. Именно он используется чаще всего и работает примитивно: потерял пакет — схлопнул окно.
• BBR — более сложный Congestion Control, который придумали в Google в 2016 году. Учитывает размер буфера.

BBR Congestion Control

• BBR понимает, что идет переполнение буфера, и пытается схлопнуть окно, уменьшить нагрузку на маршрутизатор. 
• Cubic дожидается потери пакета и после этого схлопывает окно.

jitter

Какой Congestion control выбрать

Выводы про congestion control:

• Для видео всегда хорош BBR. 
• В остальных случаях, если мы используем свой UDP-протокол, можно взять congestion control с собой.
• С точки зрения TCP можно использовать только congestion control, который есть в ядре. Если хотите реализовать свой congestion control в ядро, нужно обязательно соответствовать спецификации TCP. Невозможно раздуть acknowledgement, сделать изменения, потому что просто их нет на клиенте.

Что такое таблицы маршрутизации

И вот мы плавно добрались и до них. И так.. Что же за таблицы такие.

Организация или пользователь может иметь несколько точек подключения к Интернету (например, резервные каналы на случай, если у первого провайдера что-то выйдет из строя, а интернет таки очень нужен) или содержать в своей структуре несколько IP-сетей. В этом случае, чтобы система знала каким путем (через какой шлюз) посылать ту или иную информацию, используются таблицы маршрутизации. В таблицах маршрутизации для каждого шлюза указываются те подсети Интернета, для которых через них должна передаваться информация. При этом для нескольких шлюзов можно задать одинаковые диапазоны, но с разной стоимостью передачи данных: например, информация, будет пересылаться по каналу, имеющему самую низкую стоимость, а в случае выхода его из строя по тем или иным причинам, автоматически будет использоваться следующее доступное наиболее дешевое соединение.

Порты

Приложения могут использовать сокеты дейтаграмм для установления связи между хостами. Приложение привязывает сокет к своей конечной точке передачи данных, которая представляет собой комбинацию IP-адреса и порта . Таким образом, UDP обеспечивает мультиплексирование приложений . Порт — это программная структура, которая идентифицируется номером порта , 16-битным целым числом, допускающим номера портов от 0 до 65535. Порт 0 зарезервирован, но является допустимым значением исходного порта, если отправляющий процесс не ожидает сообщений в отклик.

Управление по присвоению номеров в Интернете (IANA) разделило номера портов на три диапазона. Номера портов от 0 до 1023 используются для общих, хорошо известных служб. В Unix- подобных операционных системах для использования одного из этих портов требуется разрешение суперпользователя . Номера портов с 1024 по 49151 — это зарегистрированные порты, используемые для служб, зарегистрированных IANA. Порты с 49152 по 65535 являются динамическими портами, которые официально не предназначены для какой-либо конкретной службы и могут использоваться для любых целей. Они также могут использоваться как временные порты , которые программное обеспечение, работающее на хосте, может использовать для динамического создания конечных точек связи по мере необходимости.

Соединение TCP

TCP для передачи данных использует соединение. Соединение нужно установить перед тем, как начать передачу данных, а после того как передача данных завершена, соединение разрывается.

Задачи соединения

• Убедиться в том, что отправитель и получатель действительно хотят передавать данные друг другу
• Договориться о нумерации потоков байт. С точки зрения практической реализации нельзя всегда нумеровать данные в потоке байт с нуля. Каждый раз начальное значение для нумерации байт выбираются по определенному алгоритму и отправитель и получатель должны договориться между собой какое начальное значение они будут использовать для нумерации потока байт.
• При установке соединения происходит договоренность о некоторых параметрах соединения.

Установка соединения в TCP

Отправитель посылает запрос на установку соединения сообщение SYN от слова синхронизация. Также в сегмент включаются порядковый номер передаваемого байта.

Получатель в ответ передаёт сообщение SYN, куда включает подтверждение получения предыдущего сообщения ACK от слова acknowledge и порядковый номер байта, который он ожидает 7538, потому что на предыдущем этапе был получен байт с номером 7537.

Также отправитель включает в сегмент номер байта в потоке байт 36829. Номера байт в первом сообщении не могут быть всегда нулевыми, они выбираются по достаточно сложным алгоритмам, но для простоты можно представлять себе что эти номера выбираются случайным образом.

На третьем этапе пересылается подтверждение получения предыдущего запроса на установку соединения ACK номер следующего ожидаемого байта 36830, а также номер байта в сообщении. После этого соединение считается установленным и можно передавать данные.

Разрыв соединения в TCP

Соединение в TCP дуплексное — это означает, что после установки соединения передавать данные можно в две стороны. Есть две схемы разрыва соединения. Возможен одновременный разрыв соединения, в этом случае обе стороны разрывают соединение в одно и то же время, либо односторонние, в этом случае одна сторона говорит о том, что данные для передачи у нее закончились, но другая сторона может передавать данные еще достаточно долго.

Протокол TCP предусматривает два варианта разрыва соединения: корректное, с помощью одностороннего разрыва соединения и сообщения FIN и разрыв из-за критической ситуации с помощью сообщения RST.

Рассмотрим, как выполняется корректный разрыв соединения. Сторона, которая хочет разорвать соединение пересылает другой стороне сообщение FIN и в ответ получает сообщение ACK. Однако соединение разорвано только с одной стороны.

Когда другая сторона решила, что данные для передачи у нее закончились, она также передает сообщение FIN в ответ получает сообщение ACK подтверждение. На этом этапе соединение закрыто полностью в обе стороны.

Для разрыва соединения в критической ситуации из-за ошибок в приложении или с оборудованием используется одно сообщение RST. В этом случае соединение закрывается в обе стороны. Хотя сообщение RST предназначено для использования в критических ситуациях, некоторые протоколы используют его для быстрого закрытия соединения.

VPN для смартфонов

Современные пользователи постоянно используют смартфоны для доступа в интернет, особенно когда находятся не дома. Поэтому стоит установить VPN и на телефон, а не только на ноутбук или стационарный компьютер.

Вот лишь часть защитных функций, которые обеспечивает VPN для смартфонов:

Безопасность при использовании публичных сетей Wi-Fi. Смартфоны часто используются для подключения к публичным сетям Wi-Fi. Даже если соединение защищено паролем, другие пользователи сети видят вас, ведь они (в том числе злоумышленники) заходят в сеть под тем же паролем. Используя VPN, вы защитите свою информацию с помощью шифрования и анонимизации.

Шифрование финансовых данных.Приложения для онлайн-банкинга на смартфонах весьма популярны, но при их использовании вы отправляете свою финансовую информацию через интернет. Не менее рискованно совершать покупки онлайн в приложениях типа Amazon и Groupon. Эти приложения могут использовать собственное шифрование, но VPN служит дополнительной гарантией сохранности ваших данных.

Шифрование данных в видеочатах и голосовых чатах. Все ваши разговоры в приложениях FaceTime, Skype, Google Hangouts и даже звонки по Wi-Fi могут подслушать чужие уши. Если они будут зашифрованы, никакие злоумышленники или другие организации не смогут подключиться к звонку и записать его без вашего разрешения.

Как использовать VPN для смартфонов

Выбирая VPN для Android или другой операционной системы, нужно понимать, как им пользоваться. К счастью, VPN-решения для смартфонов очень просты в работе. Стандартные шаги описаны ниже.

Для установки VPN достаточно загрузить приложение из магазина App Store или Google Play. Надежные решения обычно требуют платной подписки.

Настройка тоже не требует больших усилий. Для рядового пользователя вполне подходят настройки по умолчанию. В большинстве приложений достаточно войти в свою учетную запись, а затем выполнить основные действия по настройке, которые предложит программа.

Включить VPN во многих мобильных приложениях не сложнее, чем зажечь свет. Скорее всего, переключатель будет на главном экране.

Сменить сервер, если вам нужно скрыть свое местоположение, можно вручную. Достаточно просмотреть меню и выбрать страну, в которой вы якобы будете находиться. Укажите ее, и ваши данные пойдут через соответствующий сервер.

Расширенные настройки предусмотрены для более искушенных пользователей. Некоторые VPN-решения могут предлагать различные протоколы шифрования и содержать ряд дополнительных функций, например возможность диагностики соединения. Обязательно изучите эти функции перед покупкой подписки, чтобы найти VPN-решение, которое подходит именно вам.

Освоив приложение, не забывайте включать его каждый раз, когда собираетесь передавать данные.

Соблюдайте эти базовые советы, но не пренебрегайте правилами безопасности при использовании VPN.

Помните, что шифруются только данные, передаваемые через интернет. Если соединение не использует сотовую сеть для передачи данных или Wi-Fi, то информация передается вне интернета. VPN-приложение не шифрует обычные голосовые звонки или текстовые сообщения. Чтобы зашифровать голосовое сообщение, используйте передачу речи по протоколу IP (VoIP). Это не относится к звонкам по Wi-Fi и таким сервисам, как, например, Skype и LINE, – они используют для звонков интернет-соединение. Чтобы зашифровать сообщения, воспользуйтесь функциями iMessage для Apple или RCS для Android. Можно также использовать другие сторонние сервисы, например WhatsApp или Facebook Messenger.

Выберите VPN-решение, которому можно доверять. Безопасность VPN определяется политикой соответствующего провайдера в отношении использования и хранения данных. Помните, что VPN направляет ваши данные на свои серверы, которые совершают действия в интернете от вашего имени. Если на этих серверах хранятся журналы регистрации данных, выясните, каким образом они используются. Надежные VPN-провайдеры обычно ставят на первое место конфиденциальность ваших данных. Поэтому стоит выбрать VPN-решение с хорошей репутацией, например Kaspersky Secure Connection.